基于ADVISOR的纯电动汽车复合电源系统

以动力电池和超级电容组成的复合电源系统为研究对象,在合理匹配复合电源系统各参数的基础上,建立基于逻辑门限和模糊控制的复合电源系统功率分配策略。利用汽车仿真软件ADVISOR2002并对其二次开发,搭建采用复合电源系统的纯电动汽车模型,结合典型的NEDC道路循环工况分别对此两种功率分配控制策略进行仿真对比分析。结果表明,基于模糊控制策略的复合电源系统可以更好地分配动力电池和超级电容之间的功率,复合电源系统性能明显提升。     

锂电池-超级电容混合系统能量管理与仿真

为了解决储能蓄电池作为动力源应用电动汽车的单一化等不足,在对锂电池与超级电容的外部工作特性及其储能机理理论研究基础上,提出锂电池-超级电容混合电动汽车能量系统。首先基于超级电容内部化学反应与外部工作特性,提出等效电路模型,并建立了其时域状态空间模型。接下来制定脉冲电流实验方案采集电压实验数据,辨识得到准确的超级电容模型,并通过模型仿真曲线与实验曲线的对比来验证模型的准确性。然后结合电动起实际工况及电池和超级电容储能机理,提出超级电容-电池电动汽车能量管理策略,最后基于超级电容模型和电池模型,在matlab/simulink仿真实验平台搭建起超级电容-电池混合电动汽车能量仿真模型,仿真结果验证管理策略的可行性和准确性。     

复合电源纯电动汽车能量管理研究

以动力电池—超级电容复合电源结构的纯电动汽车为研究对象,基于模糊控制理论设计能量管理策略进行功率分配.以某电动汽车为原型,应用Cruise软件搭建复合电源电动汽车整车模型,在Simulink中开发能量管理系统,基于NEDC循环工况进行联合仿真.仿真结果表明,模糊控制分配策略能够很好发挥超级电容"削峰填谷"的作用,优化了双能量源电源系统的工作效率,满足车辆动力性能的同时,明显提升动力电池的荷电状态.基于模糊控制的能量管理策略,对电池寿命提高和车辆行驶里程提升均取得良好控制效果.     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

电动汽车锂电池模块化热管理系统的设计及实验研究

针对电动汽车锂电池在高温情况下极易引发电池的性能退化,甚至导致热失控的问题,提出了一种电动汽车锂电池模块化热管理系统设计方案。所设计的系统采用20节圆柱形电池交错排列方式,电池之间布置6块内含冷却液流道的冷却单体,利用冷却单体中流动的冷却液迅速带走电池在工作时产生的热量,保证锂电池工作在25～40℃的适宜范围内。采用所设计系统针对冷却液流速、管道连接方式对电池模组冷却性能的影响进行仿真与优化,并根据优化结果,搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明:增大冷却液流量可有效提高冷却效率,但流量的选取应权衡冷却效果与消耗功率的利弊;电池并联的最高温度和温差比串联分别下降了7.55℃和6.74℃,说明并联对提高整个模块化电池热管理系统的散热性能具有较好的效果,在电池包数量较大时,宜采用并联方式;并联缩短了温度大范围波动的时间,减小了过大的温度波动对电池造成的影响。     

延长锂离子电池寿命的电动汽车复合电源设计

分析了锂离子电池作为新能源汽车单一电源的局限性和超级电容作为辅助动力源的优势,设计了锂离子电池与超级电容的复合电源系统拓扑结构.然后基于NEDC(欧洲3/4排放标准试验工况)循环工况,结合锂离子电池和超级电容的性能参数对锂离子电池-超级电容复合电源进行参数匹配,利用超级电容器"削峰填谷"的作用来提高锂离子电池的性能和使用寿命.其后,基于整车循环工况试验建立容量衰减模型.最后,采用速度跟随式多目标优化的逻辑门限值控制策略,利用Matlab/Simulink进行仿真计算,验证了复合电源系统拓扑结构设计、容量衰减模型和控制策略的合理性.仿真结果表明,该模型可以将电池的寿命提高50%,使电池避免大电流的冲击,降低了整车使用成本.     

超级电容的原理及应用研究

超级电容作为一种新型储能元件填补了传统的静电电容器和化学电源之间的空白。本文介绍了超级电容的原理、特性、优缺点,分析了超级电容在复合电动汽车中的工作原理,概述了超级电容在国内外各领域的应用研究。     

电动汽车复合电源控制策略及其实验研究

对电动汽车复合电源系统原理及其拓扑结构进行了分析和介绍;并依据实验室现有的电动汽车基本的性能指标对复合电源进行参数的匹配,制定了复合电源约束条件;在此基础上,设计了复合电源系统的基于逻辑门限值的控制策略。在Matlab/Simulink环境下对逻辑门限值控制策略进行仿真;并与单动力电池供能仿真做对比。仿真结果表明,在基于逻辑门限值控制策略下的复合电源系统中,超级电容的"削峰填谷"作用得到了有效发挥;且有效地减少了大电流充放电对动力电池的损害。最后在搭建的复合电源电动车试验平台对复合电源的控制策略进行了验证,验证了控制策略的可行性。     

超级电容在电动车中的应用研究

介绍了超级电容的机理与特点,概述了国内外超级电容在电动车中的应用研究现状,通过分析比较超级电容在电动车中应用的拓扑结构及控制策略,设计了一种新型的超级电容-蓄电池复合电源电动车控制系统（包括一个双向DC／DC变换器和一个三相全桥逆变器）．实验结果表明,该复合电源电动车能兼顾蓄电池和超级电容的优点,可以更好地满足电动车启动和加速性能的要求,并能提高电动车制动能量回收的效率,增加续驶里程．以超级电容为惟一能源的电动车可以作为固定线路车使用,但配套设施还需要完善,所以发展趋势并不乐观．     

应用于周期间歇性脉冲负载的复合电源机理与实验研究

针对周期间歇性脉冲负载对蓄电池循环寿命的影响,优化蓄电池的工作状态,引入蓄电池－超级电容器复合电源解决方案,充分发挥蓄电池比能量大和超级电容器比功率大的优势.选择蓄电池与超级电容器直接并联的被动式结构复合电源作为研究对象,并对被动式结构复合电源结构进行改进.在MATLAB仿真环境下,对应用于周期间歇性脉冲负载的蓄电池单一电源、被动式结构复合电源和改进型被动式结构复合电源进行对比仿真研究,同时搭建实验平台,进行对比实验研究.仿真和实验结果均表明,改进型被动式结构复合电源相比于其他两种电源,由于超级电容器对蓄电池功率的充分补偿,蓄电池放电过程得到优化,伴随着放电电流曲线更加平滑.     

半主动式结构的蓄电池-超级电容器复合电源

为减弱脉动负载对蓄电池循环寿命的影响,设计了一种应用于脉动负载的半主动式蓄电池-超级电容器复合电源.将蓄电池组经过一个双向DC-DC功率变换器与超级电容器组并联,从而向脉动负载供电.复合电源系统的控制目标是:在负载脉动的情况下,使得蓄电池的输出电流几乎恒定,其幅值等于负载的平均电流,而超级电容器主要承担负载电流中的动态分量,从而延长蓄电池循环寿命.分别对半主动式和被动式蓄电池-超级容器复合电源在MATLAB 7环境下进行建模和仿真.仿真结果表明,采用半主动式结构的复合电源相比于被动式结构,其蓄电池组的放电电流更平滑、放电过程得到了优化.     

城轨列车车载储能系统功率需求的动态模糊优化控制方法研究

针对城轨列车复合储能系统中超级电容与锂电池联合供电的功率分配问题,提出了一种考虑系统功率需求的多元化输入的模糊能量控制方法 .为了更好地解决车载储能系统非线性和能量的控制问题,以城轨列车的需求功率、车载储能系统的锂电池和超级电容SOC、锂电池功率分配系数为输出,建立多输入单输出的车载储能模糊控制器,对车载复合储能系统进行建模和仿真.通过利用Simulink进行仿真,结果表明：该模糊控制器能够较好地分配能量,满足列车运行中的功率需求,减少大电流对锂电池的冲击,提高锂电池的循环利用次数,有利于提高列车运行的稳定性和舒适性.     

基于CAN总线的电动车锂电池管理系统

从低成本、环保角度出发,设计了一款基于STC89C52和CAN总线功能完善的电动汽车锂电池管理系统.电动汽车锂电池由多个单体锂电池串联而成.该系统通过DS2438对单体锂电池参数采样送到STC89C52处理,采用开关电容均衡,避免单体电池充电过量或不足,用算法实现SOC(剩余电池容量)估算,通过CAN总线实现模块间以及汽车主控制器的通信.实现对锂电池实时监测、管理,提高电池的使用寿命、安全性能.     

电动汽车的多模式复合电源能量管理自适应优化

为提高电动汽车的多模式复合电源系统效率,提出一种能量管理自适应优化方法。对多模式复合电源工作模式进行分析,设计超级电容自适应参考电压。建立复合电源系统效率优化目标函数,并结合电池荷电状态和超级电容电压设计电池输出功率补偿规则和能量管理自适应优化方法。搭建多模式复合电源系统仿真模型和测试平台进行测试。测试结果表明:在UDDS和NEDC路况下,与滞环控制相比,采用能量管理自适应优化的多模式复合电源系统效率分别提高1.13%和1.02%。采用能量管理自适应优化的多模式复合电源不仅能自适应选择工作模式和完成电池输出功率补偿,而且避免了电池输出功率突然增大,保证了电池安全。     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

ADVISOR深度二次开发与双能量源纯电动汽车仿真

通过ADVISOR软件深度二次开发,建立蓄电池-超级电容双能量源纯电动汽车的仿真模型及仿真软件平台,利用软件平台对双能量源纯电动汽车的整车经济性能和动力性能进行仿真分析。研究结果表明:与原ADVISOR软件相比,深度二次开发后的仿真软件平台使用XML配置文件在仿真框架、仿真模型和仿真数据之间建立弱耦合关系,利于将软件平台向其他电动汽车车型移植;使用.NET与MATLAB混合编程充分发挥了2种工具的各自优势,并通过仿真融合使软件平台的界面具有更好的集成性和友好性;该软件平台能够更好地为双能量源纯电动汽车的车辆零部件选型、参数匹配与优化、实验样车研发等工作提供仿真支持。     

电源系统的控制策略仿真

本文首先对ADVISOR软件进行介绍,以该软件为仿真平台进行整车仿真,通过仿真结果分析得出基于超级电容的电源系统有助于提高这并联混合动力汽车的燃油经济性和动力性。     

升压型电池-超级电容复合电源的自适应滑模控制

针对升压型电池-超级电容复合电源的输出端超级电容电压不稳定、输入端电池电流波动大等问题,提出了一种自适应滑模控制策略。结合升压变换器的平均状态模型和超级电容特性建立了升压型电池-超级电容复合电源的动态模型。在此基础上,设计自适应观测函数并根据李亚普诺夫函数确定自适应规则。选取合适的滑模面,基于滑模面和自适应规则设计占空比函数。考虑复合电源的工作需求,分别针对恒流和恒压控制设计比例因子。搭建实验台进行测试,实验结果表明:与PI控制策略相比,升压型电池-超级电容复合电源采用自适应滑模控制,能使系统快速达到稳定状态,在恒压控制和恒流控制条件下,系统的调节速度分别提高了88.8%与62.5%;在超级电容电压较低时,采用自适应滑模控制能有效抑制输出电压和电感电流波动,提升系统的安全性和可靠性。     

基于Arrhenius方程下EV用磷酸铁锂电池寿命预测

磷酸铁锂电池寿命作为一项评价电池性能的重要指标,逐渐成为提高电动汽车性能的关键技术.为了研究日历老化和循环老化对电池容量衰减的影响,提高纯电动汽车动力电池性能.以某电动汽车的磷酸铁锂电池作为研究对象,对其施加不同的加速应力、不同温度条件和变充放电倍率等参数,计算锂电池容量的衰减结果.以Arrhenius方程求解为基本手段,建立电动汽车循环工况下充放电模型,对磷酸铁锂电池寿命进行预测.计算与实验结果表明:在相同条件下,循环老化速率约是日历老化速率两倍;在日历老化和循环老化交替条件下,温度从25℃上升到35℃后,磷酸铁锂电池寿命降幅达66.66％;建议在磷酸铁锂电池使用中尽量减小充放电倍率,配备动力电池冷却系统.     

双参数组合优化的复合电源模式切换控制策略

针对电动汽车多模式复合电源系统的工作模式频繁切换、系统参数优化不易实现的问题,结合超级电容荷电状态、需求功率以及部件效率,提出一种基于平均功率和滞环控制的双参数组合优化切换控制策略。通过实时平均功率跟踪和滞环控制来避免工作模式频繁切换,提高系统稳定性;通过建立双参数组合优化的模拟退火目标函数来优化系统工作效率。对所搭建的复合电源系统仿真模型与实车测试进行比较验证,结果表明:采用双参数组合优化切换控制策略能降低复合电源工作模式切换频率和电池输出频率,有效保证了系统的稳定性和电池安全,从而提高系统效率和延长电池使用寿命;与基线控制策略相比,实车测试时复合电源系统工作效率提高了1.8%。该结果可为电动汽车复合电源系统研究提供参考。